Usability Engineering 2 - TU Dresden · Elektrotechnik und Informationstechnik Institut für Automatisierungstechnik, Professur für Prozessleittechnik Usability Engineering 2 –

Elektrotechnik und Informationstechnik Institut für Automatisierungstechnik, Professur für Prozessleittechnik

Usability Engineering 2 –Prototypenzentrierter Entwurf

VL MMS Wintersemester 2012/13 Professur für Prozessleittechnik L. Urbas; J. Ziegler

TU Dresden, 04.12.2012 MMST © Urbas, Ziegler 2006-2012 Folie 2

Ziele und Inhalt • Grundlagen des Prototyping

– Begriffsbestimmung und Einordnung – Arten von Prototypen und deren Verwendung

• Prototyping-Methoden – Prototyping im Entwicklungsprozess – Methodenübersicht – Bewertung

GRUNDLAGEN DES PROTOTYPING



Prototyp

= Eine vorläufige Form oder Instanz eines Produkts oder einer Produktkomponente, die als Modell (physisch, elektronisch, digital, analytisch usw.) für eine spätere oder die endgültige Version des Produkts dient. (IEEE std 610.12)

• Je nach Anwendungszweck wird unterschieden nach: − Demonstrationsprototyp − Funktionaler Prototyp − Labormuster − Pilotsystem


Verwendung von Prototypen

• Verwendungsmöglichkeiten: − Bewerten der Umsetzbarkeit einer neuen oder unbekannten Technologie − Bewerten oder Mindern technischer Risiken − Bestimmen, Überprüfen und Verfeinern der Anforderungen − Verwenden im Rahmen von Kreativtechniken − Testen eines Produkts oder eines Prozesses − Demonstrieren wichtiger Merkmale und Fähigkeiten − Erproben mit den Nutzern (Usability Testing) − Gegenüberstellen von Entwurfsvarianten − Evolutionäre Systementwicklung − Prototypen als Spezifikation


Zielgruppen für Prototypen

• Entwickler: − Ziel: Entwurfs- und Gestaltungsmöglichkeiten prüfen => „reflection-in-action“ − Fokus: Konzepte, Struktur, Machbarkeit

• Projektmannschaft: − Ziel: Ideen etc. in der Gruppe prüfen und demonstrieren − Fokus: Ideen und Konzepte verdeutlichen

• Nutzer: − Ziel: Anforderungen evaluieren, Usability Testing − Fokus: Funktionalität, Interaktion

• Geldgeber / Geschäftsleitung: − Ziel: Überzeugungsarbeit leisten, Arbeitsfortschritte demonstrieren − Fokus: Funktionalität, Optik

(nach C. Hübscher, 2008)


Ausprägungen von Prototypen

• Prototypen unterscheiden sich vom Endprodukt durch − die verwendeten Materialien und Herstellungsprozesse − die Herstellungsgenauigkeit und Detailliertheit − die Funktionalität

• Dimensionen (M. McCurdy et al. 2006): − Darstellungstreue (Level of Visual Refinement) − Funktionsumfang (Breadth of Functionality) − Funktionstiefe (Depth of Functionality) − Interaktivität (Richness of Interactivity) − Datengehalt (Richness of Data Model) − Technische Reife (Technical Maturity)


Darstellungstreue • Skizze (Stift oder Tafel)

• Darstellung auf der Zielplattform

• Drahtgittermodell (Wireframe)

• Vollständig gerenderte Darstellung


Darstellungstreue

• Niedriger Detaillierungsgrad lässt sich schneller herstellen, erfordert dann aber mehr Aufwand und Kreativität, um realistisch und plausibel zu wirken − Erfordert zusätzliche Inszenierung (Szenario, Erzählung, Rollenspiel),

fördert dadurch den kreativen Schöpfungsprozess − Benötigt nur Werkzeuge, die alle Zielgruppen bedienen können (Papier,

Schere, Stift etc.)

• Hoher Detaillierungsgrad ermöglicht wirklichkeitsgetreue Erprobung und detaillierte Untersuchungen − Hohe Überzeugungskraft, spezifische und fundierte Aussagen möglich − Gefahr der Vorfestlegung und Überschätzung der Leistungsfähigkeit − Ablenkung durch den visuellen Gesamteindruck − Erfordert großen Herstellungsaufwand und mindert darum den Willen zu

größeren Änderungen


Funktionsumfang und -tiefe

• Horizontaler Prototyp − gesamte Bandbreite an Funktionen − Funktionalität gering ausgeprägt => Aspektspezifische Erprobung des

gesamten Produkts möglich

• Vertikaler Prototyp − kleine Auswahl an Funktionalitäten in

realitätsnaher Ausprägung => komplette Erprobung durch Nutzer

nicht möglich => realistisches Testen von Teilbereichen

anhand von Anwendungsszenarien


Prototyping in der Softwaretechnik

• ist eine Methode, bei der frühzeitig Modelle des endgültigen Software-Produkts realisiert werden, um damit Systemanforderungen zu ermitteln und aktive künftige Nutzer in der Entwicklungsprozess einzubeziehen. (Encyclopedia of Information Systems, Vol.3, 2003, Elsevier)

• führt schnell zu ersten Ergebnissen und ermöglicht frühzeitiges Feedback bezüglich der Eignung eines Lösungsansatzes.


Arten des Prototyping

• Exploratives Prototyping − Bei unklarer Problemstellung − Zur Bestimmung von Anforderungen − Zur Beurteilung bestimmter Problemlösungen − Ergebnis: Anforderungsdefinition und Systemgestaltung

• Experimentelles Prototyping − Zur Klärung der technischen Umsetzung eines Ziels − Zur Absicherung problematischer Entwurfsentscheidungen − Ergebnis: Problemanalyse und Systemspezifikation

• Evolutionäres Prototyping − Zur kontinuierlichen Weiterentwicklung eines funktionalen Prototypen bis

zur Produktreife − Dabei intensive Nutzung von Nutzerrückmeldungen − Ergebnis: marktreifes Produkt


Ansatzmethoden beim Prototyping

• Throw-Away Ansatz − ein nicht vollständiger, aber lauffähiger Prototyp wird dem

Benutzer zur expertimentellen Auswertung übergeben − Ergebnisse der experimentellen Auswertung werden bei der

Neukonstruktion des nächsten Prototypen / Produkts verwendet − Prototyp wird anschließend komplett verworfen

=> Nutzung spezieller Werkzeuge bzw. Methoden (spezielle Programmiersprachen und Enwtwurfswerkzeuge)

=> Ermöglicht extrem kurze Zykluszeiten (quick-and-dirty Programmierung)

=> Kostenintensiv, da keine Weiterverwendung



• Inkrementeller Ansatz − Zunächst wird ein stabiler Programmkern aufgebaut − Danach werden schrittweise neue Funktionen und Systemteile

hinzugefügt − Noch fehlende Elemente werden durch Simulationen oder Mock-

Ups ersetzt − Prototyp wird am Ende des Entwicklungsprozesses zum Produkt

=> Prototyp besteht immer aus einem funktionalen und einem nichtfunktionalen Teil

=> Dadurch erhebliche Unterschiede im Detaillierungsgrad und Funktionsumfang/-genauigkeit innerhalb des Prototypen

=> Durch neue Komponenten erforderliche Korrekturen sehr teuer



• Evolutionärer Ansatz − Anforderungsdefinition und Systemspezifikation sind zu keinem

Zeitpunkt festgelegt − Architektur passt sich permanent den veränderlichen

Anforderungen an − Prototyp wird am Ende des Entwicklungsprozesses zum Produkt

=> Prototyp besitzt stets einen homogenen Detaillierungsgrad und vergleichbaren Funktionsumfang/-genauigkeit

=> Robustheit ggü. sich ändernder Anforderungen erfordert einen großen Aufwand

=> Ansatz ist schwer umzusetzen und zu steuern, da belastbare Bewertungsgrundlagen fehlen

PROTOTYPING-METHODEN



Prototyping-Methoden

• Prototyping-Methoden unterscheiden sich erheblich durch

− Kosten und Aufwand zur Realisierung des Prototypen − Genauigkeit, Vollständigkeit und Umfang der realisierten

Funktionalität − Nutzbarkeit für bestimmte Zielstellungen

=> Auswahl und Anwendung von Prototyping-Methoden erfordert genaue Kenntnisse der Ziele, Aufwände und Möglichkeiten sämtlicher beteiligter Interessengruppen Anwender müssen den Zweck des Prototypen verstehen Entwickler müssen Erkenntnisse realistisch bewerten Entscheidungsträger müssen die Unzulänglichkeit des präsentierten

Prototyps realisieren


Prototyping im Entwicklungsprozess


Storyboard


Storyboard

• Skizzen oder Screenshots illustrieren eine spezifische Interaktion mit dem System oder einer Person

• Abfolgen dieser Abbildungen stellen einen Dialog mit oder einen Ablauf im System dar

• Eigenschaften: − Schnell, flexibel und mit geringem Aufwand realisierbar − sehr geringe bis keine Funktionalität

• Anwendungsbereiche: − Gestaltung von Dialogen und Nutzerinteraktionen in frühen

Entwurfsphasen − Frühzeitige Visualisierung von Informationen


Wizard-of-Oz

(Flemisch et al., 2008)

• Erprobung neuartiger Stick-Controller − Bediengeräte von Proband und

Untersucher sind gekoppelt − Untersucher reagiert auf Aktionen

des Probanden und führt die gewünschte Bedienung aus

− Der Untersucher induziert ein Feedback, indem er z.B. leicht am Bediengerät rüttelt

− Durch gezieltes Fragen und lautes Denken kann das Nutzererleben direkt untersucht werden


Wizard-of-Oz

• Die Funktionalität eines Systems wird durch einen (verborgenen) Menschen simuliert

• Eigenschaften: − Flexibel und mit mäßigem Aufwand realisierbar − Beliebige durch Menschen simulierbare Funktionalität realisierbar − Wirklichkeitsnahe Integration des menschlichen Anteils teilweise

schwierig (Platzmangel, Reaktionsverzögerung, Missverständnis)

• Anwendungsbereiche: − Erprobung potentieller neuer Funktionalität am Nutzer noch vor

der Realisierung − Exploration von Nutzerreaktionen auf neue bzw. geänderte

Interaktionen


Off-the-shelf Prototyp

• Die Funktionalität eines Systems wird durch handelsübliche Werkzeuge und Geräte simuliert

• Eigenschaften: − Flexibel und mit geringem Aufwand realisierbar − Simulation von Funktionalität limitiert durch reale (technische)

Beschränkungen

• Anwendungsbereiche: − Erprobung potentieller neuer Systeme am Nutzer noch vor der

Realisierung − Exploration von Zielen und Aktivitäten potentieller zukünftiger

Nutzer


Mock-Up / Mockup

Paper/Cardboard Mockup Physical Mockup


Mock-Up /Mockup

• Eine meist wirklichkeitsgetreue Attrappe bzw. Nachbildung eines Produkts oder Systems ohne weitere Funktionalität

• Eigenschaften: − Schnell, flexibel und mit geringem Aufwand realisierbar − sehr geringe bis keine Funktionalität

• Anwendungsbereiche: − Gestaltung von Produkten in frühen Entwurfsphasen − Anschauungsmodelle für Kunden und Entscheidungsträger − Substitute für (noch) nicht vorhandene Systemkomponenten


Computer-Animation

• automatisierte Darstellung sichtbarer Systemreaktionen fester Handlungsfolgen

• Eigenschaften: − Feste Abfolge von Eingaben und Ausgaben − Keine Funktionalität, keine Flexibilität − Geringer Aufwand zur Realisierung notwendig

• Anwendungsbereiche: − Darstellung graphischer Dialoge und Interaktionen in allen

Entwurfsphasen


Video Prototyp

SUN 1992: Starfire, The Movie

„ Starfire, the Movie, showing a day in the life of a knowledge worker in the far-off distant year, 2004”

http://www.asktog.com/starfire

Digital, networked Workspace

Collaborative Office Multi-Touch-Screen


Video Prototyp

• Videofilm stellt eine visionäre Situation oder Handlung dar

• Eigenschaften: − Beliebig wirklichkeitsnahe Darstellung möglich − Frei von realen (technischen) Beschränkungen − Rein statischer Prototyp (nicht interaktiv, nicht veränderbar) − Sehr hoher Aufwand zur Realisierung notwendig

• Anwendungsbereiche: − Darstellung einer Vision oder Vorstellung über ein System oder

Szenario − Glaubwürdige Visualisierung von Zukunftskonzepten (meist nur

langfristig erreichbar)


Rapid Prototyping

Im RP-Verfahren gefertigte Maschinenteile

Im RP-Verfahren gefertigtes Modell eines Reise- und Touristikzentrums (Quelle: graphisoft-nordbayern.de)


Rapid Prototyping

• Herstellung von Modellen mittels spezieller Herstellungs-verfahren

• Eigenschaften: − Komplexe und komplizierte mechanische Prototypen realisierbar − Verschiedene Verfahren mit sehr unterschiedlichen

Produkteigenschaften − Geringer Aufwand, aber spezielle Werkzeuge notwendig

• Anwendungsbereiche: − Detaillierte Untersuchung in allen Entwurfsphasen − Mechanische Konzept-, Geometrie-, Anschauungs- und

Funktionsmodelle


Rapid Prototyping

• Verfahren (Beispiele): − Stereolithographie (SL / STL / SLA)

Werkstück wird durch frei im Raum materialisierende (Raster-) Punkte schichtenweise aufgebaut , z.B. durch Laser-induziertes Aushärten eines Photopolymers

− Selektives Lasersintern (SLS) räumliche Strukturen werden durch Laser-induziertes Sintern aus

einem pulverförmigen Ausgangsstoff hergestellt

− Schmelzschichtung (FDM) ein Werkstück wird schichtweise mit einer in der Fertigungsebene frei

verfahrbaren Heizdüse aus einem schmelzfähigem Kunststoff aufgebaut


Szenario-Maschine

• Ein interaktives System implementiert einen spezifisches Szenario zur Lösung einer kompletten Arbeitsaufgabe

• Eigenschaften: − Szenario beschreibt die vollständige Bearbeitung der Aufgabe

mit einer statischen Abfolge von Handlungsschritten − Hohe Funktionalität, aber nahezu keine Flexibilität − hoher Aufwand zur Realisierung notwendig

• Anwendungsbereiche: − Detaillierte Darstellung bestimmter Funktionen bzw.

Interaktionen in späten Entwurfsphasen


Funktionstüchtiges Teilsystem

• Funktionstüchtige Version eines Produkts oder Systems, die eine Teilmenge der vorgesehenen Funktionalität vollständig implementiert

• Eigenschaften: − „Vorserienmodell“, „Release Candidate“ − Erst sehr spät im Entwicklungszyklus verfügbar

• Anwendungsbereiche: − Detaillierte Untersuchung bestimmter Funktionen bzw.

Interaktionen im Kontext des Gesamtsystems in späten Entwurfsphasen

− Fehlersuche vor Projektabschluss


High vs. Low Fidelity Prototyping

• Frage: Wie detailgenau und funktionstüchtig muss ein Prototyp sein, um effektiv zu sein?

=> Anzahl der gefundenen Usability-Probleme ist unabhängig davon, ob Tests mit Papierskizzen oder realen Systemen durchgeführt werden. Einige Usability-Probleme lassen sich aber prinzipiell nur an funktionstüchtigen Systemen erkennen. (Virzi et. al. 1996)

=> Usability-Testing von Webseiten ist weitgehend unabhängig vom Detaillierungsgrad und ebenso davon, ob Papier- oder Computerprototypen verwendet werden. (Miriam et al. 2002)

Usability problem identification using both low- and high-fidelity prototypes. Virzi et al. 1996

HIGH-FIDELITY OR LOW-FIDELITY, PAPER OR COMPUTER? CHOOSING ATTRIBUTES WHEN TESTING WEB PROTOTYPES. Miriam et al. 2002


Vor- und Nachteile des Prototyping

+ Anforderungen der Anwender können laufend präzisiert und verifiziert werden. Damit sinkt das Risiko einer Fehlentwicklung.

+ Unbeabsichtigte Wechselwirkungen zwischen einzelnen Komponenten des Produkts können früher erkannt werden

+ Fertigstellungsgrad ist besser verifizierbar + Frühzeitige Qualitätssicherung und Risikominderung

― Erzeugt zusätzliche Kosten ― Setzt ausreichendes Wissen über das Anwendungsgebiet voraus ― Erfordert direkten Kontakt zwischen allen an der Entwicklung beteiligten

Personengruppen ― Tendenz, Anforderungen weder korrekt zu erheben noch sauber zu

dokumentieren ― Tendenz, die Innovation allein bei den Nutzern zu suchen


Zusammenfassung

• Prototypen – Werden in allen Phasen der Produktentwicklung verwendet – Unterscheiden sich je nach Verwendungszweck erheblich in

Darstellungsgrad untereinander und vom Endprodukt – Werden inkrementell, evolutionär oder zur Einmalnutzung

verwendet

• Häufige Typen von Prototypen sind – Storyboards, Mockups, Wizard-of-Oz, Off-the-Shelf Prototypen – Computer-Animationen und Video-Prototypen – Rapid Prototypes, Szenario-Maschinen und funktionstüchtige

Teilsysteme


Literaturhinweise

• Buxton (2007): Sketching User Experiences. Morgan Kaufmann.

• Diaper, Stanton (2004): The Handbook of Task Analysis for HCI. LEA.

• Dix, Finlay, Abowd, Beale (2003): Human Computer Interaction. Prentice Hall.

• Mayhew (2004): The Usability Engineering Lifecycle. Morgan Kaufmann.

• Rosson, Carroll (2002): Usability Engineering. Morgan Kaufmann.

• Warfel (2009):Prototyping – A Practitioner’s Guide. Rosenfeld Media.

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